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雷擊與防雷

　　架空光纜遭雷擊的機理與埋地光纜遭雷擊的機理相同, 一旦發(fā)生雷擊,有可能擊中其金屬掛鉤或鋼絞線(鐵線)。易造成金屬護層、金屬加強芯等部件間的擊穿放電而燒斷光纖,進而造成通信中斷。
　　根據(jù)原理并參考了一些統(tǒng)計資料,光纜遭遇雷擊有以下規(guī)律:
　　(1) 光纜內(nèi)金屬構件對地絕緣較低的光纜容易遭受雷擊。
　　(2) 土壤電阻率普遍比較大, 個別土壤電阻率小的地方容易形成入地雷電通路,土壤電阻率突變的地區(qū)較易遭受雷擊。
　　(3) 光纜線路附近有突出物地方, 光纜容易遭受雷擊。
　　(4) 光纜施工后回填土壤不實, 出現(xiàn)深溝, 土壤耐壓力降低, 光纜容易遭受雷擊。
　　2兩種通信光纜防雷方法比較
　　 光纜及其設備的防雷方法主要有兩種,即電氣斷開方式和電氣連接方式。其主要區(qū)別在于光纜接頭處纜內(nèi)金屬構件前后是否作電氣連接和是否接地。使用較多的方法是將每盤光纜的所有金屬構件(金屬加強芯、鋼帶鎧裝層、金屬擋水層等) 均在接頭處作電氣斷開,不接地,在光纜上方敷設截面積不小于50 的鍍鋅鋼線。另一種措施是在每盤光纜的接頭處或中斷器處將所有金屬物件都作電氣連接,在光纜的終端也將光纜中所有金屬構件直接或通過沖擊保護器件接到等電位連接排上,光纜金屬護層接地。考慮到一些地方埋設合格的接地線十分困難,采用第一種措施較適宜,光纜接頭處不接地,可以減少接地裝置,也減少工程費用和維護工作量。另外,光纜接頭處纜內(nèi)金屬構件不連通,相當于添加了分割濾波器,不使感應電動勢在光纜中的積累超過光纜的耐壓指標,光纜引入光中繼站的雷害途徑被阻斷,排除了經(jīng)線路引入雷擊的可能。
　　3光纜線路防雷措施
　　 根據(jù)光纜遭遇雷擊的機理和規(guī)律, 光纜防雷設計應避開雷區(qū)、雷點, 阻止光纜對雷電的誘導, 利用自然和人工接地引雷入地。根據(jù)線路所涉及地區(qū)的累計氣象資料, 年平均雷暴日數(shù)大于20 的地區(qū)要采取光纜防雷措施。有條件的可對線路經(jīng)過地區(qū)進行雷擊風險評估，并盡量避開下列地區(qū):
　　(1) 雷擊頻發(fā)地段及有過雷擊歷史的地點 ；
　　(2) 突出物(塔、桿、大樹等) 和電磁變化突出場；
　　(3) 發(fā)電廠、大型電站和天線區(qū)等；
　　(4) 礦泉、沼澤地、暴露的河床、地下水出口處等具有邊緣效應的地方；
　　(5) 山地或丘陵的局部山脊處及地形突變或土壤電阻率突變的地段；
　　(6) 各類接地裝置和接地網(wǎng)；
　　(7) 地下有金屬礦藏的地方；
　　 盡量避免使用光纜金屬信號線系統(tǒng)，有條件的地方可使用全塑光纜。使用金屬護層結構的光纜時, 對地絕緣應滿足設計要求。光纜金屬的鎧裝或護套全線不接地,連接處只作光的連接, 電氣斷開, 使之處于浮空電位， 線路經(jīng)過地面突出物時, 地下光纜要設地下導流消弧線, 架空桿路要做防雷處理。在歷史雷電多發(fā)地段、地面突出物、光纜連接點以及其它特殊地段時, 要采取以下防雷措施:
　　(1) 線路在經(jīng)過歷史雷區(qū)時要敷設防雷地線或架空防雷線。在直埋光纜上方距離光纜大于30 cm 處,平行敷設截面不小于50鍍鋅鋼絲防雷線, 兩條線相距40cm,或在距光纜3～5m處, 用木桿平行架設兩條直徑為4mm鍍鋅鋼絲, 在防雷線兩端及中間每隔200m安裝接地裝置,并引伸到導電率較好的地方, 敷設長度要大于2km,接地裝置離開光纜15m以上,接地電阻小于4。
　　(2) 對于地面突出物, 可采取消弧線保護光纜, 即在防雷目標與光纜之間, 用兩根金屬線做成半圓弧形圍上防雷目標, 其中一根金屬線與光纜埋深相同, 另一根的埋深為光纜埋深的一半。兩根金屬線的兩端都焊接在接地裝置上。接地裝置應在遠離光纜的一側,距離大于15m,接地電阻小于4, 當消弧線與光纜的間距不足5m時, 消弧線不能對光纜起保護作用, 這時光纜應繞道敷設。
　　(3) 光纜接頭處,應作防雷處理。要選擇兩端電氣絕緣的接頭盒, 便于安裝時的電氣絕緣處理。連接時只作光的連通, 電氣上斷開。金屬護套和金屬加強芯與接頭盒連接后, 保持對地的電氣絕緣。為了及時掌握和處理光纜金屬護套損傷或接頭盒進水, 必須定期測試光纜金屬護套及接頭盒對地絕緣狀況, 這往往需要從光纜中引出監(jiān)測線。為方便管理, 可全線連通光纜金屬線, 以作全程遙測, 但這與防雷目標相悖。折衷的辦法是, 將監(jiān)測線引出, 連接至接頭標石接線板, 但不作連通, 巡線維護人員巡視線路時, 根據(jù)具體情況作臨時連通操作, 既可檢測光纜的絕緣狀況, 也可進行放音探路, 或臨時公務聯(lián)絡。
　　(4) 由于電桿不可能像光纜那樣對地絕緣, 因此, 必須引導雷電流入地。光纜連接只進行光的連接, 而電氣斷開。安裝電桿避雷線時, 避雷線頂端應高于電桿(一般高出10 cm 左右) , 接地裝置可用線型、管型或其它類型的接線體,可用拉線作地線,接地電阻小于4。電桿避雷線至少每隔10桿安裝一根。雷害嚴重地段,架設防雷地線,可采用4 mm鍍鋅鋼絲, 架設在高于電桿頂端30～60cm的位置上。
　　(5) 在生產(chǎn)、運輸和施工等各個環(huán)節(jié)上, 保證絕緣層的完好, 確保光纜的對地絕緣, 使光纜全線對大地都處于電氣浮空狀態(tài)。根據(jù)光纜遭遇雷擊機理, 采取只切斷纜內(nèi)電氣回路的方法,設計和安裝光纜防雷設施, 既可免除光纜線路遭遇雷擊, 又可保證光纜線路的通信暢通。
　　(6)光纜進入變電站或發(fā)電廠通信機房前,應穿入鐵管,埋深0.8m ,鐵管的兩端應良好接地,以屏蔽強電帶的影響.
　　(7) 抗雷OPGW光纜是采用熔點高和能夠快速擴散電弧熱能的材料。這種快速擴散電弧熱能的物理系數(shù)稱為熱傳導系數(shù),除了在傳統(tǒng)上使用的鋁和鐵以外,還在試用鉬、鋅和銅等金屬材料。這些試用的金屬材料主要特點是:
　　鉬熔化點特別高、熔化需要很大的能量。
　　鋅熔化需要的能量小,但是當鋅層熔化或氣化時將吸收熱量,并且電弧的熱量會沿導線表面擴散而降低。
　　銅比其它材料有更大的熱傳導系數(shù),熱量迅速擴散降低了電弧熔斑的積累熱量。但是,銅和鋁鐵一起用時會引起副作用,例如電鍍腐蝕。因此,在實用中避免使用銅。從結構和形狀上改進如下：
　　在外層股線和內(nèi)層股線之間設計空氣間隙,防止熱量從外層股線傳導內(nèi)層和光纖。
　　加厚外層鋁包鋼線的鋁包厚度,以便鋁熔化時吸收更多的能量,保護內(nèi)部鋼線,維持股線所需的強度。
　　在相同的材料下,采用更大的外層股線的直徑。
　　4.結束語
　　通過以上分析可知，光纜的被雷擊概率小于普通電纜,尤其是采用無金屬的光纜就可以基本避免雷擊。要注意的是與光纜連接的各種有源設備宜采用就近提供的電源,同時做好電源防雷工作,如安裝電源SPD或采取變壓器隔離。雷擊所形成的瞬變磁場對光纜連接器、光中繼站等設備產(chǎn)生電磁干擾,致使這些設備正常功能難以發(fā)揮，含金屬護層的光纜進戶時，可剝除屏蔽并與建筑的接地相連。
　　本文對含金屬材料光纜的防雷技術進行了歸納總結,但還很不全面,也很膚淺。隨著科技的發(fā)展,光纜的雷電防護理論會逐步走向成熟，對拓展通信光纜防雷業(yè)務也將有積極推動作用。